Los respiraderos hidrotermales del Endeavour (también conocidos como el campo principal del Endeavour , MEF o EHV ) son un grupo de respiraderos hidrotermales en el noreste del océano Pacífico , ubicados a 260 kilómetros (160 millas) al suroeste de la isla de Vancouver , Columbia Británica , Canadá . [2] El campo de respiraderos se encuentra a 2250 metros (7380 pies) por debajo del nivel del mar en el segmento norte del Endeavour de la dorsal de Juan de Fuca . En 1982, se recuperaron muestras de sulfuro dragadas del área cubierta de pequeños gusanos tubulares y motivaron un regreso al campo de respiraderos en agosto de 1984, donde el HOV Alvin confirmó el campo de respiraderos activo en la etapa 10 del crucero AII-112. [3] [4] [5]
Las temperaturas dentro de los campos de ventilación hidrotermal de Endeavour difieren en las distintas profundidades, a pesar de que algunos respiraderos están a solo unos metros de distancia. Esto también tiene un efecto sobre los diferentes microorganismos e invertebrados que viven en la región. Para comprender mejor la escala de la región de EHV, se han desplegado vehículos autónomos para inspeccionar las áreas y se han instalado sistemas de cables para que se puedan adoptar mejores prácticas de gestión. El área protegida de los respiraderos hidrotermales de Endeavour se encuentra en la cresta de la placa de Juan de Fuca , y la zona establecida es de 100 km2 ( 39 millas cuadradas). [6]
El campo de ventilación está bajo jurisdicción canadiense y está designado como Área Marina Protegida Canadiense .
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La sección Endeavour de la cordillera Juan de Fuca tiene aproximadamente 90 km de largo y se expande a 6 cm por año. [7] A lo largo de la cordillera, hay seis campos de ventilación principales (incluido Stockwork) y se han registrado más de 800 chimeneas individuales en una sección de 15 kilómetros (9,3 mi) de la cordillera. [8] Otros campos de ventilación de esta sección incluyen High Rise, Mothra, Salty Dawg, Sasquatch y Stockwork. Todos los sitios están alojados en basalto .
El MEF está ubicado en el lado oeste del eje de expansión a una profundidad de aproximadamente 2200 metros (7200 pies). [9] La mineralogía del campo de ventilación está dominada por sulfuros metálicos , particularmente los de hierro y zinc . Las principales fases de sulfuro consisten en pirita , calcopirita , wurtzita y marcasita . [3] El MEF tiene una cantidad significativa de chimeneas inactivas y se estima que ha estado activo durante al menos 2300 años. [9] Dentro del campo, hay 16 sitios de ventilación con nombre (recopilados por InterRidge ). [4] Estos sitios son: Bastille, Crypto, Dante, Dudley, Easter Island, Grotto, Hulk, Lobo, MilliQ, Peanut, Puffer, Salut, Smoke & Mirrors, Sully, TP y Quebec .
El segmento Endeavour es tectónicamente activo y se han reportado muchos eventos tectónicos desde el descubrimiento del MEF. [10] Eventos tectónicos como la formación de diques , como los detectados por SOSUS en 1999, causaron que la geoquímica de los respiraderos cambiara drásticamente en todo el campo. Otro evento de formación de diques fue detectado en 2005. Después de estos eventos, la actividad hidrotermal del MEF ha estado disminuyendo y se ha confirmado que algunos sitios de ventilación como MilliQ están extintos. [7]
Los respiraderos hidrotermales a veces pueden verse como estructuras de chimeneas aproximadamente cilíndricas. Los minerales que se disuelven en el fluido del respiradero dan lugar a la estructura general de los respiraderos. Esto se debe a que los minerales se precipitan para producir partículas que aumentan la altura de las chimeneas cuando el agua sobrecalentada entra en contacto con el agua del mar que está casi congelada. Esto puede dar como resultado que la estructura de la chimenea crezca hasta 60 metros. [11] Solo el foso axial y los bordes cercanos del foso por encima de la lente de magma observada sísmicamente muestran actividad hidrotermal. Main Endeavour ha mostrado muy poca actividad volcánica durante los últimos 4.300 años y, como tal, las chimeneas inactivas no están enterradas como lo están en otros picos. [12]
Los respiraderos hidrotermales de la zona también consisten en chimeneas de humo blanco y negro de 20 metros (66 pies) o más de altura. Las chimeneas de humo negro emiten humo negro debido a que se forman a partir de depósitos de sulfuro de hierro, mientras que las chimeneas de humo blanco contienen bario , calcio y silicio , y como tal emiten un humo de tono más claro. [13]
El calor de los respiraderos hidrotermales del Endeavour se obtiene del enfriamiento conductivo de la corteza terrestre a lo largo del eje y de fuentes magmáticas situadas debajo del campo. El agua de mar se filtra de forma difusa o a través de grietas en la corteza terrestre, se calienta en profundidad y luego vuelve a subir después de calentarse en los orificios de ventilación. [8] Esta agua calentada proporciona energía y nutrientes para que los organismos quimioautotróficos prosperen en este entorno. [14]
Una ecología grande e intrincada se sustenta sobre y debajo del fondo oceánico profundo por los respiraderos hidrotermales conectados al sistema de dorsales oceánicas globales . Los fluidos de los respiraderos oceánicos profundos tienen un espectro diverso de composiciones químicas y frecuentemente están enriquecidos en sulfuros metálicos , como los de hierro , cobre , calcio , silicio y zinc , así como metaloides . [15] El enfriamiento y la mezcla de fluidos hidrotermales calientes con agua de mar fría da como resultado la formación de depósitos de respiraderos hidrotermales en el fondo marino. Entre los principales minerales de sulfuro y sulfato preservados en los sitios de los respiraderos, la barita (BaSO 4) es única en el sentido de que la precipitación requiere la mezcla directa de fluido hidrotermal rico en Ba con agua de mar rica en sulfato. Los cristales de barita retienen huellas geoquímicas asociadas con las condiciones de formación debido a su solubilidad extremadamente baja. [16]
Con temperaturas de ventilación reportadas de 402 °C (756 °F), se ha inferido que ocurre una separación de fases dentro de los fluidos debajo del campo. [4] [10] Se han utilizado diferentes proporciones de fases de salmuera y vapor para caracterizar la geoquímica en sitios como Bastille y Dante . [10] Las altas temperaturas también permiten que los metales permanezcan en solución, lo que permite chimeneas de humo negro distintivas. A través de una combinación de ventilación dirigida a alta temperatura (350 °C) y ventilación difusa a baja temperatura (10-25 °C), el campo Main Endeavour por sí solo produce un flujo de calor total de 650 ± 100 megavatios (MW). Según sus anomalías térmicas, de partículas y químicas, las columnas de ventilación se elevan de 50 a 350 metros sobre el fondo marino a un nivel de flotabilidad neutral. Mientras que las columnas que se elevan por encima de las crestas de las montañas pueden desplazarse libremente con el flujo ambiental, las partes más profundas de las columnas pueden permanecer atrapadas dentro del valle. [17]
El entorno del campo de respiraderos hidrotermales Endeavour experimenta rangos extremos de temperatura de 300 °C hasta 2 °C incluso a solo unos pocos metros de distancia. Los factores estresantes como la acidez elevada, el dióxido de carbono (CO2 ) , el sulfuro , la anoxia y los iones metálicos son solo algunos ejemplos de las condiciones extremas en los respiraderos de fluidos. Normalmente no se pensaría que los respiraderos hidrotermales puedan mantener un hábitat confiable debido a la naturaleza turbulenta del fluido del respiradero. Sin embargo, los investigadores han descubierto que los respiraderos son estables durante la mayor parte del año, excepto por un pico de temperatura de 40 °C en el mes de abril. Aunque temperaturas tan altas pueden ser letales para los organismos que viven allí, los hábitats allí pueden ser estables incluso a temperaturas muy por debajo de las preferidas. Los investigadores han teorizado que los animales de los respiraderos se han adaptado al cambio rápido de temperaturas y, por lo tanto, pueden vivir dentro o cerca de estos respiraderos. [18]
Los respiraderos hidrotermales se encuentran en las dorsales oceánicas, donde hay una gran abundancia de vida, lo que proporciona una gran biodiversidad y productividad . Proporcionan hábitats para muchas especies únicas de animales. [19] Los investigadores han identificado 12 especies endémicas del segmento Endeavour de la dorsal de Juan de Fuca que no existen en ningún otro lugar del mundo, incluida la araña marina ( Sericosura venticola ). Esta especie endémica está actualmente clasificada como en peligro y corre el riesgo de extinguirse . [20] También se han avistado muchos mamíferos marinos , como la marsopa de Dall , los cachalotes , el delfín de costados blancos del Pacífico , la tortuga laúd y el elefante marino del norte , en las aguas donde se encuentran los campos de ventilación. [21] Los organismos de los sistemas de ventilación hidrotermal van desde microorganismos hasta invertebrados, donde cada uno tiene un papel intercambiable con los demás. [22] [23] [24] Un microbio alojado en sulfuro de este sitio puede vivir en entornos de hasta 121 °C, que es el récord del límite superior para la vida. [8] [25]
La población del microbioma está formada principalmente por proteobacterias y arqueas . Sin embargo, hay una diversidad limitada de arqueas, ya que solo se han detectado 12 filotipos en el área. Todos los demás han sido identificados como clones, siendo Desulfurococcales el clon más común. Muchos de los microbios presentes en este entorno tienen un metabolismo oxidante o reductor de azufre , lo que lleva a la posibilidad de un ciclo de azufre en estas áreas. [22] Debido a la gran cantidad de biomasa microbiana, los campos de ventilación se han convertido en un punto caliente para los virus . [26] Los investigadores encontraron que las áreas de alto flujo estaban dominadas por bacterias oxidantes de azufre e hidrógeno , mientras que las áreas de bajo flujo estaban dominadas por bacterias heterotróficas . [23] Epsilonproteobacteria son bacterias dominantes en algunos sitios del MEF y se han identificado genes que están asociados con la fijación de nitrógeno. [7]
El principal invertebrado que se encuentra en estas áreas es el gusano tubícola ( Ridgeia piscesae ), que tiene una morfología de “gordura corta” cuando se encuentra en áreas de alto flujo cerca de los respiraderos, y una morfología de “delgada y larga” cuando se encuentra en áreas de bajo flujo más alejadas de los respiraderos. [23] Las especies de invertebrados dominantes que se han registrado son cangrejos araña ( Macroregonia macrochira ), gusanos sulfurosos ( Paralvinella sulfincola ), lapas ( Lepetodrilus ), gusanos escamosos polinoides y gusanos de palma ( Paralvinellae palmiformis) que pertenecen a la familia Alvinellidae . [18] Además, las bacterias simbióticas de los respiraderos proporcionan nutrientes a los animales que viven allí a través del proceso de quimiosíntesis, ya que la luz solar no llega a las profundidades de los campos de ventilación del Endeavour. [27] [28]
Los campos de ventilación hidrotermal de Endeavour están bajo la protección de las áreas marinas protegidas (AMP), y se establecieron en 2003 bajo la Ley de Océanos debido a su entorno biológico diverso y único. [6] Bajo estas regulaciones, están prohibidas las actividades que representen algún daño a los sistemas de ventilación. Los campos de ventilación hidrotermal (Salty Dawg, High Rise, Main Endeavour y Mothra) se dividieron en cuatro subcampos diferentes después de ser cartografiados en 1991. Un quinto campo de ventilación, Sasquatch, se descubrió más tarde en 2000 y está situado justo al norte de Salty Dawg. [29] De estos campos de ventilación, se han realizado más investigaciones en Mothra y Main Endeavour en comparación con los otros tres. Por otro lado, Salty Dawg y High Rise están etiquetados como de máxima precaución, lo que limita el número de observaciones y actividades que se pueden realizar en los campos. El último respiradero que queda, Sasquatch, así como otros respiraderos menores en el área, aún no han sido incluidos en ningún plan de gestión. [6] Aunque los respiraderos han estado bajo la protección de AMP desde 2003, recién en 2010 se promulgó un plan de gestión para los campos. El plan de gestión se centra en cuatro áreas específicas de estudio utilizando "un enfoque precautorio, un enfoque basado en el ecosistema , una gestión adaptativa y la colaboración". [29]
Un vehículo teledirigido no tripulado, MBARI AUV D. Allan B., y otros vehículos submarinos autónomos (AUV) revelaron que había un total de 572 chimeneas de sulfuro hidrotermal, de las cuales solo se sabe que 47 están actualmente activas dentro del segmento de 14 kilómetros (8,7 millas) de la dorsal. Los datos primarios para esta investigación se obtuvieron utilizando MBARI AUV D. Allan B. [ 12]
A principios de la década de 2000, debido a la inestabilidad geográfica, se celebraron muchas consultas y talleres para debatir y procesar la designación del sistema de ventilación hidrotermal Endeavour (EHV) como AMP. Durante este tiempo, la Junta de la Región Central de la Isla de Vancouver se incluyó en el proceso. La Junta de la Región Central estaba formada por todos los jefes de las Primeras Naciones Nuu-chah-nulth, así como por representantes de los gobiernos locales y regionales. No hubo objeciones por parte de la Junta. Según las presentaciones previas a la designación ante la Junta de la Región Central, no existen intereses sustantivos de las Primeras Naciones en el AMP EHV. Sin embargo, debido a que el área se encuentra dentro del área de declaración de intenciones de la reclamación del Tratado del Consejo Tribal Nuu-chahnulth (NTC), el NTC puede tener interés en gestionar el AMP en el futuro. [6]
Dado que la zona está protegida por la Ley de Áreas Marinas Protegidas, cualquier forma de minería en aguas profundas está prohibida dentro de la zona, ya que podría dañar a las especies que viven actualmente allí, así como a los sistemas de ventilación hidrotermal. La zona estaba protegida por la Ley de Áreas Marinas Protegidas antes de que se pudiera realizar cualquier minería dentro de la zona. Sin embargo, el gobierno de Canadá no puede impedir que los barcos pesqueros y el tráfico de rutina normal pasen por la zona, a pesar de ser un Área Marina Protegida. Esto plantea un problema debido al riesgo asociado con la contaminación de los barcos, los derrames de petróleo y el ruido que los acompañan. [30] Cualquier violación de las regulaciones de las Áreas Marinas Protegidas dentro del área puede enfrentar sanciones bajo la Ley de Océanos o la Ley de Pesca, según el problema. [6]
Desde 1987, Canadá ha estado utilizando su observatorio cableado llamado Experimento Subacuático de Series Temporales del Pacífico Norte ( NEPTUNE ). NEPTUNE fue fundado por Ocean Networks Canada (ONC) en conjunto con la Iniciativa de Observatorios Oceánicos (OOI) de la Fundación Nacional de Ciencias . [8] [28] Estados Unidos instaló un observatorio cableado hermano en el monte submarino Axial llamado Conjunto Regional Cableado .
El monitoreo en tiempo real del MEF se hizo posible gracias a un nodo NEPTUNE establecido en el sitio Grotto en 2011. [28] Esto permite que se recopilen continuamente parámetros científicos, como la temperatura. En 2017, se realizó el mantenimiento del nodo para iniciar una importante expansión con el fin de agregar cámaras adicionales y sensores geoquímicos in situ .
Aunque se observan e investigan cinco campos de ventilación diferentes, el observatorio de cable NEPTUNE solo se extiende desde Mothra hasta los campos de ventilación de Main Endeavour. [12] Además, el sistema de cable en tiempo real para el campo Main Endeavour fue establecido recién en 2010 por Ocean Networks Canada (ONC) como parte de NEPTUNE, y la observación en tiempo real ha continuado desde 2011. La instalación de este cable se estableció para que se puedan realizar mejores oportunidades de investigación y gestión de AMP. [31]
Las fuentes hidrotermales Endeavour albergan varios descubrimientos científicos importantes, entre los que se incluyen:
Hasta el día de hoy, los respiraderos hidrotermales Endeavour siguen siendo un sitio al que acuden científicos como biólogos , geólogos , físicos , microbiólogos y oceanógrafos para encontrar nuevos descubrimientos. [32]
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